基于IoT设备漏洞检测的安全防护技术研究

随着物联网的快速发展，IoT设备也大量应用于日常生活和工作的各个方面，与此同时，Io T设备安全问题及由此产生的攻击威胁也越来越严重，引起人们高度关注。本文主要在介绍物联网体系架构的基础上，针对IoT设备安全漏洞及危害进行分类阐述，并给出漏洞检测方法及防护技术，帮助人们有效应对物联网中针对IoT设备漏洞利用的攻击。     

基于符号执行的Return-to-dl-resolve利用代码自动生成方法

Return-to-dl-resolve是一种可突破复杂防护机制的通用漏洞利用技术,目前主要以手工方式实现,研究人员需要深入分析并理解ELF动态链接原理,泄露并解析任意库函数的地址,拼装攻击载荷,效率非常低。文中提出了一种基于符号执行的Return-to-dl-resolve自动化实现方法,该方法为ELF可执行文件提供符号执行环境,对程序崩溃点的符号状态进行约束,通过约束求解器对约束进行求解,实现了Return-to-dl-resolve利用代码自动生成系统R2dlAEG。实验结果表明,R2dlAEG可快速构造利用代码,并能够在NX和ASLR防护机制同时开启的条件下劫持程序的控制流。     

基于符号执行的智能合约漏洞检测方案

随着区块链技术的应用推广,智能合约的数量呈现爆发式增长,而智能合约的漏洞将给用户带来巨大损失。但目前研究侧重于以太坊智能合约的语义分析、符号执行的建模与优化等,没有详细描述利用符号执行技术检测智能合约漏洞流程,以及如何检测智能合约常见漏洞。为此,在分析以太坊智能合约的运行机制和常见漏洞原理的基础上,利用符号执行技术检测智能合约漏洞。首先基于以太坊字节码构建智能合约执行控制流图,再根据智能合约漏洞特点设计相应的约束条件,利用约束求解器生成软件测试用例,检测常见的整型溢出、权限控制、Call注入、重入攻击等智能合约漏洞。实验结果表明,所提检测方案具有良好的检测效果,对Awesome-Buggy-ERC20-Tokens漏洞库中70份含漏洞的智能合约的漏洞检测正确率达85%。     

物联网智能终端安全相关技术研究

随着物联网技术发展与能源生产的日益紧密结合,更多的物联网智能终端也开始在发电领域中实现了巨大功能。但企业终端用户通常无法全面了解物联网智能终端的安全风险和漏洞,也无法完成大量安全评估需求。针对物联网智能终端的主要安全风险特点,对固件进行了测试和分级,并开展了对常见漏洞、硬编码密码、潜在安全风险等的检测；同时采用了模糊测试和远程扫描等策略,对物联网智能端点进行了漏洞挖掘测试。实验结果表明,本研究项目能够更有效地检测出物联网硬件的安全性,从而解决了行业内对物联网智能端口的安全性要求。     

基于动态污点分析的DOM XSS漏洞检测算法

针对Web客户端中基于文档对象模型的跨站脚本攻击(DOM XSS)漏洞检测问题,提出一种基于动态污点分析的DOM XSS漏洞检测算法。通过构造DOM模型和修改Firefox SpiderMonkey脚本引擎,利用动态的、基于bytecode的污点分析方法实现了DOM XSS漏洞的检测。对DOM对象类属性的扩展和SpiderMonkey字符串编码格式的修改可以完成污点数据标记;遍历JavaScript指令代码bytecode的执行路径,获得污点传播路径,实现污点数据集的生成;监控所有可能会触发DOM XSS攻击的输出点,实现DOM XSS漏洞的判定。在此基础上,利用爬虫程序设计并实现了一个互联网DOM XSS漏洞检测系统。实验结果表明,所提算法能有效检测网页存在的DOM XSS漏洞,其检测率可达92%。     

面向智能合约漏洞检测的改进符号执行研究

由于区块链不可窜改的特性,部署到区块链上的智能合约不可更改.为了提高合约的安全性,防止智能合约出现整数溢出、短地址攻击、伪随机等问题,在合约部署之前需对合约进行漏洞检测.针对智能合约的整数溢出漏洞利用符号执行进行分析研究,对现有符号执行方法进行调查发现检测速度较慢,从而提出一种自底向上求解约束的改进符号执行方法,并结合深度优先与广度优先进行路径选择从而提高符号执行的代码覆盖率.实验结果表明,改进符号执行在选取的100份含溢出漏洞的智能合约中检测正确率达84％,平均检测效率提高了20％,在中等规模智能合约中检测效率提升显著,检测结果正确率较高.     

结合静态分析与动态符号执行的软件漏洞检测方法

动态符号执行是近年来新兴的一种软件漏洞检测方法,它可以为目标程序的不同执行路径自动生成测试用例,从而获得较高的测试代码覆盖率。然而,程序的执行路径很多,且大部分路径都是漏洞无关的,通常那些包含危险函数调用的路径更有可能通向漏洞。提出一种基于静态分析的有导动态符号执行方法,并实现了一个工具原型SAGDSE。该方法通过静态分析识别目标程序中调用危险函数的指令地址,在动态符号执行过程中遇到这些指令地址时收集危险路径约束,再通过约束求解生成走危险路径的测试用例,这些测试用例将更可能触发程序漏洞。实验结果表明了该方法的有效性。     

黑客入侵十三计

数据驱动攻击 当有些表面看来无害的特殊程序在被发送或复制到网络主机上并被执行发起攻击时,就会发生数据驱动攻击。例如,一种数据驱动的攻击可以造成一台主机修改与网络安全有关的文件,从而使黑客下一次更容易入侵该系统。 系统文件非法利用 UNIX系统可执行文件的目录,如/bin/who可由所有的用户进行读访问。有些用户可以从可执行文件中得到其版本号,从而结合已公布的资料知道系统会具有什么样的漏洞,如通过Telnet指令操作就可以知道Sendmail的版本号。禁止对可执行文件的访问虽不能防止黑客对它们的     

物联网固件安全缺陷检测研究进展

固件是物联网设备的基础使能软件,其中存在的安全缺陷是物联网设备遭受攻击的根本原因之一。由于物联网设备资源受限,难以部署完善的安全防护机制,身处不安全的网络环境中,其固件缺陷一旦被恶意利用,轻则使设备宕机,重则威胁安全攸关领域基础设施,造成巨大的生命财产损失。因此,有效的固件安全缺陷检测已然成为保障物联网设备安全的关键,也成为学术界和工业界研究的热点。面对物联网设备数量的高速增长、固件自身规模和复杂性的不断攀升、固件类型的日益多样化、固件缺陷的持续增多,现有的物联网固件安全缺陷检测研究面临挑战。本文归纳了典型物联网固件实现缺陷类型,分析了典型缺陷产生机理,从静态分析、符号执行、模糊测试、程序验证、基于机器学习的方法等角度综述了现有固件缺陷检测方法。通过对不同方法优势与不足的分析,为进一步提升固件安全缺陷检测方法的智能化、精准化、自动化、有效性、可扩展性提供指导。在此基础上,本文展望了未来可以开展的研究工作。     

计时攻击漏洞识别与防护能力量化评估技术

计时攻击是最具威胁的旁路攻击之一,为了设计安全高效的抗计时攻击的密码运算部件,需要在设计实现过程中及时发现密码算法的安全漏洞,并量化分析密码运算部件的抗计时攻击防护能力。因此,提出了一种可发现在密码算法具体实现中可能存在的计时攻击漏洞的分析方法。将密码算法采用增强数据相关图表示,通过在数据相关图中查找可被计时攻击的过程变量来分析安全漏洞,给出了相应的识别算法。并以成功实施计时攻击所需的样本数来量化密码运算部件抗计时攻击能力,提出了一种估算所需样本数的计算方法。     

基于动态二进制插桩的密钥安全性检测

针对加密软件中的密钥安全性问题,提出一种基于动态二进制插桩的密钥安全性检测方法。该方法面向CryptoAPI加密应用程序,首先通过对CryptoAPI密钥应用模式的分析,指出潜在的密钥安全性漏洞;然后以动态二进制分析平台Pin为支撑,动态记录程序运行期间的加解密过程信息;在此基础上设计关联性漏洞检测算法,实现对密钥安全性的检测。测试结果表明,该方法能够有效检测出两大类密钥安全性漏洞。     

一种针对网络设备的已知漏洞定位方法

骨干级网络设备作为关键基础设施, 一直是网络攻防中的焦点, 与此同时, 其作为一个封闭、复杂的信息系统, 漏洞的公开研究资料相对较少、漏洞细节缺失较多。补丁对比是一种有效的漏洞分析手段, 而骨干级网络设备固件解包后通常具有单体式可执行文件, 这类文件具有函数数量多、文件规模大、调试符号信息缺失等特点, 直接进行补丁比对会产生大量待确认的误报差异, 同时启发式算法可能将两个不相关的函数错误匹配, 导致正确的安全修补缺失及漏报。传统的补丁比对方法无法有效地解决这类文件的补丁分析问题, 漏洞细节的分析遇到挑战。本文提出了一种针对单体式可执行文件中已知漏洞的定位方法MDiff, 通过漏洞公告描述中的子系统概念与目标二进制文件的内部模块结构对目标进行了拆分, 在基于局部性的二进制比对技术之上, 利用语义相似度衡量方法对比对结果进行筛选排序。具体来讲, MDiff首先利用入口函数及局部性原理识别存在漏洞的网络协议服务代码, 即粗粒度定位阶段。其次针对已识别出的、存在漏洞的网络协议服务代码模块中存在差异的函数进行动静态结合的语义信息分析, 包括基于扩展局部轨迹的安全修补识别, 基于代码度量的安全修补排序等步骤, 即细粒度定位阶段。基于该两阶段漏洞定位方法, 我们实现了一个原型系统, 对4个厂商设备中已经披露的15个漏洞进行实验。实验结果表明, 本文提出的漏洞定位方法可以提高网络设备的补丁分析效率, 支持研究人员发现已知漏洞细节。     

软件漏洞静态检测模型及检测框架

软件漏洞静态分析是信息安全领域的重点研究方向,如何描述漏洞及判别漏洞是漏洞静态分析的核心问题。提出了一种用于描述和判别漏洞的漏洞静态检测模型。首先对软件漏洞的属性特征进行形式化定义,并对多种软件漏洞和其判定规则进行形式化描述;其次,针对传统的路径分析存在的状态空间爆炸问题,提出了一个新的程序中间表示——漏洞可执行路径集,以压缩程序状态空间。在该模型的基础上,设计了一个基于漏洞可执行路径集的软件漏洞静态检测框架,利用定义的漏洞语法规则求解漏洞可执行路径集上的漏洞相关节点集,利用漏洞判定规则对漏洞相关节点集进行判别得出漏洞报告。实验分析验证了该漏洞检测模型的正确性和可行性。     

SymFuzz:一种复杂路径条件下的漏洞检测技术

当前漏洞检测技术可以实现对小规模程序的快速检测,但对大型或路径条件复杂的程序进行检测时其效率低下。为实现复杂路径条件下的漏洞快速检测,文中提出了一种复杂路径条件下的漏洞检测技术SymFuzz。SymFuzz将导向式模糊测试技术与选择符号执行技术相结合,通过导向式模糊测试技术对程序路径进行过滤,利用选择符号执行技术对可能触发漏洞的路径进行求解。该技术首先通过静态分析获取程序漏洞信息;然后使用导向式模糊测试技术,快速生成可以覆盖漏洞函数的测试用例;最后对漏洞函数内可以触发漏洞的路径进行符号执行,生成触发程序漏洞的测试用例。文中基于AFL与S2E等开源项目实现了SymFuzz的原型系统。实验结果表明,SymFuzz与现有的模糊测试技术相比,在复杂路径条件下的漏洞检测效果提高显著。     

基于物联网设备局部仿真的反馈式模糊测试技术

近几年物联网设备数量飞速增长, 随着物联网的普及, 物联网设备所面临的安全问题越来越多。与物联网设备相关的安全攻击事件中, 危害最大的是利用设备漏洞获得设备最高权限, 进而窃取用户敏感数据、传播恶意代码等。对物联网设备进行漏洞挖掘, 及时发现物联网设备中存在的安全漏洞, 是解决上述安全问题的重要方法之一。通过模糊测试可有效发现物联网设备中的安全漏洞, 该方法通过向被测试目标发送大量非预期的输入, 并监控其状态来发现潜在的漏洞。然而由于物联网设备动态执行信息难获取以及模糊测试固有的测试深度问题, 使得当前流行的反馈式模糊测试技术在应用到物联网设备中面临困难。本文提出了一种基于物联网设备局部仿真的反馈式模糊测试技术。为了获取程序动态执行信息又保持一定的普适性, 本文仅对于不直接与设备硬件交互的网络服务程序进行局部仿真和测试。该方法首先在物联网设备的固件代码中自动识别普遍存在并易存在漏洞的网络数据解析函数, 针对以该类函数为入口的网络服务组件, 生成高质量的组件级种子样本集合。然后对网络服务组件进行局部仿真, 获取目标程序代码覆盖信息, 实现反馈式模糊测试。针对 6 个厂商的 9 款物联网设备的实验表明, 本文方法相比 FirmAFL 多支持 4 款物联网设备的测试, 平均可以达到 83.4%的函数识别精确率和 90.1%的召回率, 针对识别得到的 364个目标函数对应的网络服务组件共触发 294 个程序异常并发现 8 个零日漏洞。实验结果证明了我们方法的有效性和实用性。     

UEFI固件的启发式逆向分析与模糊测试方法

统一可扩展固件接口(Unified Extensible Firmware Interface,简称UEFI),作为新一代固件接口标准,广泛应用于现代计算机系统,但其漏洞可能引发严重安全威胁.为了减少UEFI漏洞引发的安全问题,需要进行漏洞检测.而第三方安全测试场景下的模糊测试是检测的主要手段.但符号信息的缺失影响了测试效率.本文提出了一种启发式的UEFI逆向分析方法,恢复固件中的符号信息,改进模糊测试并实现了原型系统ReUEFuzzer.通过对来自4个厂商的525个EFI文件进行测试,证明了逆向分析方法的有效性.ReUEFuzzer可以提升函数测试覆盖率,并在测试过程中发现了一个零日漏洞,已报告给国家信息安全漏洞共享平台以及公共漏洞和暴露系统. 实验证明,本文方法在UEFI漏洞检测方面具有有效性,可以为UEFI安全提供一定的保障.     

基于流量分析的软件升级漏洞自动检测方法

软件升级过程中,缺乏对升级信息或升级包的认证可能会导致基于中间人攻击的远程代码执行漏洞。为此,提出一种升级漏洞自动检测方法。该方法通过提取升级过程中的网络流量,对升级机制自动画像,将其与漏洞特征向量匹配,预判升级漏洞;在模拟验证环境中,利用画像信息实施中间人攻击,验证检测结果。基于该方法设计了升级漏洞自动分析与验证系统,对 184 个 Windows 应用软件样本进行测试,检测出 117个样本的升级漏洞,证明了本方法的有效性。     

物联网安全威胁与安全模型

随着物联网应用的发展和普及利用,针对物联网的攻击事件日益增多且危害严重。目前面对物联网安全问题主要采用被动补救的方式,缺乏对物联网安全的体系化思考和研究。本论文首先介绍物联网系统架构和各实体的发展,然后分析物联网面临的多层次安全威胁,包括各实体自身的安全威胁,也包括跨域的安全威胁。其中,实体自身安全威胁涉及到云平台、设备端、管道、云端交互。物联网跨域安全威胁包含4个方面:多域级联攻击、物理域的冲突与叠加、信息域对物理域进行非预期的控制、信息域对物理域输入的理解不全面。在此基础上,论文研究了基于PDRR网络安全体系的物联网安全模型,包含安全防护、安全检测、响应、恢复4个维度。安全防护包含认证、授权与访问控制、通信加密等技术,需要考虑物联网种类繁多,规模巨大,异构等特点进行设计与实施。安全检测需要对各实体进行入侵检测、在线安全监测、脆弱性检测以及恶意代码检测。其中,在线安全监测获取系统内部设备、应用程序的行为、状态、是否存在已知脆弱性等。脆弱性检测偏向于对未知脆弱性进行深度挖掘。在响应阶段,除了配合相关部门机关完成安全行动资源配置、态势感知等响应工作外,还需要进行入侵事件的分析与响应,漏洞与恶意代码的公告与修复,以及安全防护加固与检测规则的更新。在恢复阶段,需要对关键数据进行恢复,并对系统进行升级与恢复。最后论文进行总结并提出值得关注的研究方向。